Nachhaltige Bautechnologie als Zugpferd

Mit dem Schwerpunkt ?Digitale Fabrikation und hoch entwickelte Bauprozesse in der Architektur? will das ETH-Institut f¨¹r Technologie in der Architektur neue Ans?tze f¨¹r die Forschungs- und Baupraxis entwickeln. Mit seiner Ausrichtung auf innovative Planungs- und Bauprozesse sowie auf nachhaltige Bautechnologien setzt die ?Digitale Fabrikation? die strategischen Themen des Departements Architektur (D-ARCH) fort, also Urbanisierung, Klimawandel und Ressourcenknappheit im Zeitalter der Informationsgesellschaft. Das Programm erg?nzt zudem die Aktivit?ten des ?Future Cities Laboratory? in Singapur.

An der ETH beteiligen sich vier ±Ø²©¹ÙÍø,±Ø²©ÌåÓý: Architektur, Informationstechnologie und Elektrotechnik, Maschinenbau und Verfahrenstechnik, sowie Bau, Umwelt und Geomatik. Geplant ist, ein digital fabriziertes Wohnmodul im Geb?udelabor ?Nest? der Empa und der Eawag zu errichten. Sobald das neue Lehr und Forschungsgeb?ude ?Arc_Tec_Lab? auf dem H?nggerberg gebaut ist, wird die ?Digitale Fabrikation? einen zentralen Standort haben. In der geplanten Multi-Robotik-Forschungsanlage werden die Forschenden grossmassst?bliche Fabrikationsprozesse testen. ?Das Interesse an unserem relativ neuen Forschungsgebiet ist in den letzten Jahren enorm gewachsen. Aber dass jetzt auch die Politik und der Bund das Themenfeld auf nationaler Ebene unterst¨¹tzt, ist nochmals eine neue Dimension. Dies er?ffnet f¨¹r unser Forschungsgebiet vollkommen neue M?glichkeiten?, sagt der Leiter des Schwerpunkts, Matthias Kohler, Professor f¨¹r Architektur und Digitale Fabrikation am Departement Architektur.

Molekulare Grundlagen der Gesundheit

Die Co-Leitung des Programms ?RNA und Krankheit? teilen sich die Universit?t Bern und die ETH Z¨¹rich. Die Erforschung von Ribonukleins?uren (RNAs) ist in den letzten zehn Jahren in der biomedizinischen Wissenschaft immer wichtiger geworden. Die ETH Z¨¹rich baut sie nun passend zu ihren strategischen Initiativen ?Technologie und Wissen f¨¹r die Gesundheit? respektive ?Personalisierte Medizin? aus.

Ausser sich vor Freude ist Fr¨¦d¨¦ric Allain: Der in Frankreich geborene Professor am Departement Biologie ist Co-Leiter des NFS ?RNA und Krankheit?. ?Der Schweiz bietet sich jetzt die Chance, sich als international sichtbarer Leader der RNA-Biologie zu etablieren?, sagt er.

Gem?ss Allain wird der Schwerpunkt ein besseres Verst?ndnis der RNA-Funktionen f¨¹r die Gesundheit und die Mechanismen der Erkrankung erm?glichen: Schliesslich habe die RNA-Forschung in den vergangenen Jahre eine Reihe bedeutender Entdeckungen gemacht. Diese Fortschritte erm?glichen es, zu verstehen, wie RNA Genomdynamik und Zellbiologie steuern und genetische Krankheiten verursachen k?nnen.

?Indem wir die Spitzenforschung vernetzen, wollen wir das Grundlagenwissen ¨¹ber die Rolle der RNA f¨¹r die Physiologie der Zellen und Organismen vorantreiben?, erkl?rt Allain. An der ETH Z¨¹rich beteiligen sich sechs Professuren. Das multidisziplin?re RNA-Programm verbindet Wissen aus Chemie, Biochemie, Biophysik, Zellbiologie und Physiologie. Weiter hat die ETH in den vergangenen Jahren Technologie-Plattformen f¨¹r Mikroskopie und Genomik geschaffen.

Langfristig sollen neue medizinische Anwendungen und therapeutische Ans?tze entstehen. ?Das RNA-Programm wird die ETH nachhaltig mit medizinischen Fakult?ten und der Industrie verkn¨¹pfen.?

Schl¨¹sselrolle f¨¹r theoretische Forschung

Die Forschung an der Schnittstelle zwischen Mathematik und theoretischer Physik ist aktuell ein sehr kreatives Forschungsgebiet. Der Schwerpunkt ?The Mathematics of Physics (SwissMAP)? will nun die Zusammenarbeit zwischen Mathematikern und Physikern weiter ausbauen.

?Dass wir ?SwissMAP? umsetzen d¨¹rfen, zeigt, welche Bedeutung die theoretische Forschung f¨¹r die Schweiz hat?, sagt Giovanni Felder, Professor am ETH-Departement Mathematik und Co-Leiter des Programms. Neben Arbeitsgruppen der ETH Z¨¹rich und der Universit?t Genf, dem Leading House, beteiligen sich theoretische Physiker des Cern sowie Forschende der EPFL, der Universit?ten Z¨¹rich und Bern an SwissMAP.

Typische Forschungsgebiete, in denen sich Mathematik und Physik ber¨¹hren, sind die Wahrscheinlichkeitstheorie und die Geometrie: Wenn etwa Physiker, die mit der Quantenfeldtheorie und Stringtheorie arbeiten, die Elementarteilchen beschreiben, entwickeln sie geometrische Begriffe, die zu neuen Erkenntnissen in der Mathematik f¨¹hren.
Wenn sie die Thermodynamik mikroskopisch beschreiben, lassen sie sich auch durch die Wahrscheinlichkeitstheorie anregen, sagt Felder. Er selber untersucht mathematische Eigenschaften von Modellen der statistischen Mechanik und der Quantenfeldtheorie. ?Die Mathematik entwickelt neue Methoden, welche der Physik nutzen und umgekehrt regen viele Ideen aus der Physik die mathematische Forschung an?, betont Felder.

Auch das interdisziplin?re Institut f¨¹r theoretische Studien (ETH-ITS) spielt eine Rolle im Forschungsnetzwerk: ?Im Institut wollen wir innovative theoretisch Forschende aus Mathematik, Physik oder Informatik an die ETH holen. Ihr Wissen m?chten wir nat¨¹rlich mit ?SwissMAP? verbinden, um so neue theoretische Einsichten zu erm?glichen?, verdeutlicht Felder, Direktor des Instituts.

Molekulare Staubsauger aus der Natur

Der Forschungsschwerpunkt ?Molecular Systems Enginieering? leiten die Universit?t Basel und die ETH Z¨¹rich zu gleichen Teilen. Ihr Ziel ist es, die Systembiologie zu einer neuen, molekularen Ingenieurswissenschaft weiterzuentwickeln. Die Forschungskompetenzen der Universit?t Basel in Chemie, Physik und Biologe erg?nzen dabei hervorragend das in Basel ans?ssige Departement Biosysteme (D-BSSE) der ETH Z¨¹rich und seine Expertise in synthetischer Biologie und Systembiologie. Das Programm wird nicht nur die bestehende Zusammenarbeit zwischen dem D-BSSE und speziell dem Departement Chemie der Universit?t Basel ausbauen, sondern auch in Basel ans?ssige Firmen einbeziehen.

Sehr gl¨¹cklich ¨¹ber den Zuschlag ist Daniel M¨¹ller, Professor am Departement Biosysteme und Co-Leiter des NFS ?Molecular Systems Engineering?: ?Wir haben jetzt die einzigartige Chance, in Basel einen ganz neuen Forschungszweig aufzubauen?, erkl?rt der Professor f¨¹r Biophysik.

Mit den vereinten Kr?ften der ETH, der Universit?t Basel und der Industrie wollen die Initianten eine neuartige ?Molekulare Ingenieurwissenschaft? etablieren: ?Dabei orientieren wir uns am Vorbild der Natur?, sagt M¨¹ller. In der Natur gibt es so genannte molekulare Fabriken: Das sind Molek¨¹le, die ihrerseits neue Molek¨¹le erzeugen und diese zu Fabriken zusammenbauen. Dieses Prinzip wollen die Forschenden verstehen, damit sie selbst molekulare Fabriken herstellen k?nnen. Etwa zur Energieumwandlung oder zur Bek?mpfung von Zellst?rungen oder Umweltverschmutzung. ?Zum Beispiel arbeiten wir an ?molekularen Staubsaugern?, mit denen sich dereinst Umweltgifte beseitigen lassen?, sagt M¨¹ller. In der Medizin k?nnten k¨¹nstliche molekulare Fabriken zur Heilung von Zuckerkrankheit oder Blindheit beitragen.

Derzeit sind in diesem Schwerpunkt 25 Forschungsgruppen miteinander verbunden. In naher Zukunft sollen es bis zu 30 sein. ?Da ?molekulare Fabriken? sehr komplex organisiert sind, k?nnen wir sie nur verstehen, wenn viele Gruppen ihr Wissen verbinden. Die Kompetenzen einer einzelnen Gruppe reichen nicht, um sie zu verstehen?, legt M¨¹ller dar.